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Nociones básicas sobre la desinfección de las aguas residuales en tiempos convulsos

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  • Nociones básicas desinfección aguas residuales tiempos convulsos


Sobre el blog

Juan José Salas
MÉDICO DEL AGUA y DOCTOR EN QUÍMICA. Director de Servicios Tecnológicos de la Fundación CENTA. 36 años de experiencia en el tratamiento de las aguas residuales, especialmente de los vertidos generados en las pequeñas aglomeraciones urbanas.
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En estos tiempos convulsos que nos ha tocado vivir, y en el ejercicio de mi bendita profesión de Médico del Agua, he considerado oportuno y necesario dedicar este post (que hace el número 50), a la desinfección de las aguas residuales tratadas.

Las aguas residuales como vehículo de transmisión de enfermedades

Los microorganismos patógenos que se excretan en las heces y orina de las personas enfermas o portadoras  pasan a las aguas residuales, convirtiéndolas en un importante vehículo para la transmisión de enfermedades.

La gestión inadecuada de estas aguas conlleva que el agua que beben cientos de millones de personas se vea peligrosamente contaminada, estimándose que la contaminación del agua potable provoca más de 502.000 muertes anuales por diarrea (OMS, 2019).

Si bien la diarrea es la enfermedad más conocida que guarda relación con el consumo de aguas contaminadas, no es la única (Tabla 1), estimando la OMS que casi 240 millones de personas se ven afectadas por esquistosomiasis, enfermedad grave y crónica provocada por gusanos parasitarios contraídos por exposición a agua infestada (OMS, 2019).

Microorganismos patógenos presentes en las aguas residuales e indicadores

Bacterias, virus y parásitos (protozoos y helmintos) son los principales patógenos que se pueden encontrar en las aguas residuales urbanas.

Hablando de los virus, tan lamentablemente de moda en la actualidad, no me resisto a recoger la mejor definición que he encontrado de los mismos: “un virus es simplemente una mala noticia envuelta en proteínas” (Jean y Peter Medawar, 1977).

Un virus es simplemente una mala noticia envuelta en proteínas

La Tabla 1, muestra los principales microorganismos patógenos que pueden encontrarse en las aguas residuales junto a las enfermedades asociadas.

Tabla 1.- Microorganismos patógenos en aguas residuales y enfermedades asociadas.

Dada la amplia variedad y número de patógenos potencialmente presentes en las aguas residuales y, que, en muchos casos, las técnicas para su determinación suelen ser lentas y sumamente complejas, se recurre a los denominados indicadores microbiológicos, cuya presencia en las aguas se relaciona de forma directa con la presencia de  patógenos.

Los requerimientos que se exigen a estos indicadores microbiológicos son los siguientes (Ríos Tobón et al., 2017):

  • Estar ausentes en agua no contaminada y mantener una correlación de su presencia con la de los patógenos, en mayor proporción.
  • Sobrevivir en el agua más tiempo y ser igual o más resistente a factores externos que los patógenos, sin ser patógenos
  • De fácil, rápido y económico aislamiento, cuantificación e identificación y, en lo posible, tener criterios microbiológicos comunes internacionalmente.
  • Deben hallarse de forma constante en las heces y estar asociados a las aguas residuales.
  • Estar distribuidos al azar en las muestras.
  • Ser resistentes a la inhibición de su crecimiento por otras especies.

Los indicadores microbiológicos pueden ser tanto de origen bacteriano, como viral o parasitario.

Recientemente, el documento Posición del Consejo en primera lectura con vistas a la adopción de un REGLAMENTO DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO relativo a los requisitos mínimos para la reutilización del agua”, de 17 de marzo de 2020, recoge los siguientes microorganismos indicadores para los controles de validación de las aguas regeneradas para el riego agrícola:


Tabla 2,. Controles de validación de las aguas regeneradas para el riego agrícola.

La Tabla 3 muestra la concentración promedio de los indicadores presentes en las aguas residuales urbanas (INCO, 2001).


Tabla 3.- Concentraciones promedio de los indicadores en aguas residuales urbanas.

¿Es obligatorio desinfectar las aguas residuales tratadas?

En algunos países es obligatoria la desinfección de las aguas residuales tratadas, antes de su vertido, en todos los casos. Mientras que en otros, como es el caso del nuestro, esta obligación viene condicionada por el destino de estas aguas, o por el uso que se hace de las mimas.

A este respecto, el R.D. 509/1996 que transpone a nuestro ordenamiento la Directiva 91/271/CEE, sobre el tratamiento de las aguas residuales urbanas, recoge limitaciones sobre las concentraciones de materia en suspensión, materia orgánica (DBO5 y DQO) y, en ocasiones, nutrientes (N, P), para los vertidos de aguas tratadas, pero no recoge ninguna obligación sobre la desinfección de las mismas.

En el caso de que las aguas residuales tratadas afecten a:

  • Aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable (R.D. 1541/1994, Orden de 11 de mayo de 1988 y Orden de 15 de octubre de 1990).
  • Zonas de baño (R.D. 1341/2007).
  • Zonas de crías de moluscos y otros invertebrados marinos vivos (R.D. 345/1993).

O se destinen a reutilización (R.D. 1620/2007), sí se hace necesaria la desinfección de las aguas tratadas antes de su vertido.

Los parámetros microbiológicos que se controlan en las distintas situaciones son los siguientes:

  • Aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable: coliformes fecales y totales y estreptococos fecales.
  • Zonas de baño: enterococos intestinales y E. coli.
  • Zonas de crías de moluscos y otros invertebrados marinos vivos: coliformes fecales y E. coli.

El R.D. 1620/2007 establece Valores Máximos Admisibles pata la concentraciones de E. coli, huevos de nematodos y Legionella spp., según el tipo de reúso que se dé a estas aguas.

El documento europeo antes mencionado, relativo a los requisitos mínimos para la reutilización del agua, extiende los controles a virus y protozoos, al introducir el concepto de “control de validación”, que se realizará antes de poner en funcionamiento una nueva estación regeneradora de aguas, o cuando se modernice una ya existente.

Este control se llevará a cabo para la clase de calidad de las aguas regeneradas con los requisitos más estrictos (clase A: todos los cultivos de alimentos que se consumen crudos, en los que la parte comestible está en contacto directo con las aguas regeneradas y los tubérculos que se consumen crudos), para evaluar el cumplimiento de los objetivos de rendimiento (reducción de log10), e implicará un seguimiento de los microorganismos indicadores asociados a cada grupo de patógenos (Tabla 2).

Diferencia entre desinfección y esterilización

Mientras que el objetivo de la desinfección es la eliminación o desactivación, de forma selectiva, de los microorganismos susceptibles de causar enfermedades; la esterilización conduce a la destrucción de la totalidad de los organismos.

¿Cómo se desinfectan las aguas residuales tratadas?

En los tratamientos habituales de las aguas residuales (con excepción de las Lagunas de Estabilización), no se alcanzan elevados porcentajes del eliminación de patógenos (Tabla 4) (EPA, 1992). Por ello, en los casos que se precisen mayores grados de eliminación se hace necesaria la desinfección de las aguas residuales tratadas.


Tabla 4.- Eliminación de patógenos según el tipo de tratamiento.

Los tratamientos de desinfección que se aplican normalmente a las aguas residuales tratadas se clasifican, en función de su naturaleza, en tratamientos químicos y físicos.

Dentro de los tratamientos químicos destacan la Cloración y la Ozonización, mientras que en los tratamientos físicos se encuadran la Radiación UV y la Filtración.

Un factor importante a tener en cuenta es que la desinfección debe garantizar la calidad sanitaria del agua tratada durante un periodo largo de tiempo. En este sentido, los agentes químicos que posibilitan una cantidad de desinfectante activo remanente en las aguas tratadas son los más usados.

Mecanismos de actuación de los agentes desinfectantes

La localización de la acción de los agentes desinfectantes sobre los microorganismos patógenos se realiza por tres vías (Abellán, 2017):

  • En la membrana citoplasmática.
  • Sobre las enzimas que intervienen en las cadenas respiratorias y en la síntesis de proteínas.
  • Sobre los ácidos nucleicos (ADN y ARN).

Factores que influyen en la eficiencia de la desinfección

Los factores que influyen en la eficiencia de los agentes desinfectantes son los siguientes:

  • El tiempo de contacto desinfectante-agua: para una concentración dada de desinfectante, la mortalidad de los organismos patógenos se incrementa al aumentar el tiempo de contacto.
  • La temperatura: el aumento de la temperatura produce un incremento de la tasa de mortalidad de los organismos patógenos.
  • El tipo y concentración del agente químico y la intensidad y naturaleza del agente físico.
  • El número de organismos patógenos: a mayor concentración de organismos patógenos, mayor será el tiempo de contacto necesario para lograr una determinada mortalidad de los mismos.
  • El tipo de organismos patógenos: las células bacterianas de crecimiento viable se destruyen más fácilmente, mientras que las esporas bacterianas son extremadamente resistentes.
  • La naturaleza del medio líquido en el que se encuentran los organismos patógenos: la materia orgánica disuelta presente en el agua a desinfectar y el nitrógeno en forma amoniacal (principalmente), reducen la eficacia de los agentes oxidantes, ya que reaccionan con ellos y, en forma particulada, ofrece protección a los patógenos atrapados en ella, tanto frente a estos agentes como a la radiación.

Figura 1.- Efecto de las partículas sobre la Radiación UV.

Necesidad de una adecuación previa de las aguas a desinfectar

De acuerdo al último punto del anterior apartado, se hace precisa la implantación de una etapa de afino de las aguas residuales tratadas, como paso previo a su desinfección, al objeto de reducir las concentraciones de materia en suspensión y orgánica, para hacer más eficiente y menos costoso este proceso. Generalmente, esta adecuación consiste, al menos, en una etapa de filtración.

A este respecto llama la atención las normativas de vertido de algunos países, que exigen la desinfección de las aguas tratadas, generalmente por debajo de las 1.000 NMP/100 ml de coliformes fecales, pero que son muy lasas en los requisitos referentes a la materia en suspensión y a la materia orgánica.

Las depuradoras como centinelas de las epidemias

En las últimas fechas, estamos asistiendo, cada vez con más frecuencia, a este tipo de declaraciones:

  • “Una planta de tratamiento puede capturar aguas residuales de más de un millón de personas. El monitoreo de esta agua podría proporcionar mejores estimaciones de cuán extendido está el coronavirus que las pruebas, porque la vigilancia de las aguas residuales puede detectar la cantidad de personas que no han sido analizadas, o que solo tienen síntomas leves o son asintomáticas” (Gertjan Medema).
  • “La vigilancia rutinaria de las aguas residuales podría usarse como una herramienta no invasiva de alerta temprana para dar la voz de alarma a las comunidades sobre la aparición de un nuevo brote de infecciones por COVID-19”, (Ana María de Roda Husman).

Esto no debería sorprendernos, porque si siempre se ha dicho que las aguas residuales que se generan en una población son un fiel reflejo de las actividades, hábitos y costumbres de sus habitantes. A la hora de reflejar su estado de salud no tenía porque ser diferente.

Las aguas residuales que se generan en una población son un fiel reflejo de las actividades, hábitos y costumbres de sus habitantes

Referencias

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